Bemessung von Ziegelmauerwerk nach Eurocode Prof. Dr.-Ing. Detleff Schermer Fakultät Bauingenieurwesen, FB Bauwerke des Massivsbaus und Baustatik Technische Hochschule Regensburg - 1991 bis 1996 Bauingenieurstudium TU München - 1996 bis 1999 Technisches Büro Dyckerhoff & Widmann AG, München - ab 1999 Wissenschaftliche Tätigkeit und Lehrtätigkeit am Lehrstuhl für Massivbau der TU München - ab 2004 Promotion zum Dr.-Ing. mit dem Thema „Verhalten von unbewehrtem Mauerwerk unter Erdbebenbeanspruchung“ - Öffentlich bestellter und vereidigter Sachverständiger für Beton- und Mauerwerksbau - Eigenes Büro für Tragwerksplanung - Mitarbeit in zahlreichen Normausschüssen, u. a. zu DIN 105, Erdbebensicherheit von Mauerwerksbauten und im Spiegelausschuss zu Eurocode 6 / EN 1996. - seit 2010: Prüfingenieur für Massivbau - seit März 2014 Professor für Bauwerke des Massivbaus und Baustatik an der Ostbayerischen Technischen Hochschule Regensburg (Fakultät für Bauingenieurwesen). 1 Bemessung von Ziegelmauerwerk nach Eurocode Dr.-Ing. Frank Purtak Fachgebiet Bauwerkserhaltung und Holzbau an der Universität Kassel - seit 1999 im Büro Trag Werk Ingenieure Döking + Purtak Partnerschaft in Dresden. - nach dem Studium an der TU Dresden promovierte er im Jahr 2001 zum Thema „Tragfähigkeit von schlankem Mauerwerk“. - seit 2008 Mitarbeit im DIN Normenausschuss Bauwesen „Arbeitsausschuss Mauerwerksbau“ sowie im Spiegelausschuss. - seit 2010 als Arbeitskreisleiter im Unterausschuss Natursteinmauerwerk tätig. - ab 2012 begleitet er im Ausschuss Praxis-Regeln-Bau (PRB) die zukünftige Normenentwicklung im Mauerwerksbau. Zudem Tätigkeit als Sachverständiger für Nachhaltiges Bauen (SHB) für Gebäudezertifizierungen nach BNB. 2 Bemessung von Ziegelmauerwerk nach Eurocode Besonderheiten des Vereinfachten Bemessungsverfahrens und Nachweis der Feuerwiderstandsdauer Prof. Dr.-Ing. Detleff Schermer öbuv SV, Prüfingenieur für Massivbau Prof. Dr.-Ing. D. Schermer, Dr.-Ing. F. Purtak Mauerwerkstage 2016 Dr.-Ing. Frank Purtak Trag Werk Ingenieure Bemessung von Ziegelmauerwerk nach EurocodeBesonderheiten des Vereinfachten Bemessungsverfahrens Grundlagen vereinf. Verfahren Konstruktion WDK stark vereinf. Verf. Mindestauflast Feuerwiderstand Fazit Übersicht Neue Normen Vereinfachtes Verfahren Konstruktion Wand-Decken-Knoten → Detailausbildung Stark vereinfachtes Verfahren Feuerwiderstand Prof. Dr.-Ing. D. Schermer, Dr.-Ing. F. Purtak Mauerwerkstage 2016 Bemessung von Ziegelmauerwerk nach EurocodeBesonderheiten des Vereinfachten Bemessungsverfahrens 4 Grundlagen vereinf. Verfahren Konstruktion WDK stark vereinf. Verf. Mindestauflast Feuerwiderstand Massivbau – Vorteile der Bauweise dauerhaft robust nachhaltig (keine Einweg-Bauten) Bauphysik (Schallschutz, Wärmeschutz, Speicherfähigkeit) Statik (variabel, Umbaubarkeit gegeben) Fazit Prof. Dr.-Ing. D. Schermer, Dr.-Ing. F. Purtak Mauerwerkstage 2016 Bemessung von Ziegelmauerwerk nach EurocodeBesonderheiten des Vereinfachten Bemessungsverfahrens 5 Grundlagen vereinf. Verfahren Ideale Planung = gute Konstruktion + rechnerischer Nachweis Konstruktion WDK stark vereinf. Verf. Baustoffwahl entsprechend der Funktion und Anforderung: - Außenwandsteine # Lastniveau: Geschosswohnungsbau bzw. EFH-Bau # Schallschutz / Energiestandard # Wandaufbau (monolithisch / mehrschalig) - Innenwandsteine # Lastniveau # Schallschutz # Brandschutz Mindestauflast Feuerwiderstand Fazit Interaktion im Gebäude: - Ausbildung des Wand-Decken-Knotens - Bereiche mit örtlich hohen Lasten Prof. Dr.-Ing. D. Schermer, Dr.-Ing. F. Purtak Mauerwerkstage 2016 Bemessung von Ziegelmauerwerk nach EurocodeBesonderheiten des Vereinfachten Bemessungsverfahrens 6 Grundlagen vereinf. Verfahren Konstruktion WDK stark vereinf. Verf. Aktueller Normenstand : Eurocode 6 in Deutschland Eurocode 6 ist ab 2016 verpflichtend Aufbau: DIN EN 1996 (2010) Mindestauflast -1-1 (Bemessung) -1-2 (Brandbemessung) -2 (Ausführung) -3 (vereinf. Verf.) Feuerwiderstand Fazit Nationale Anhänge zu DIN EN 1996 (2012 und A1/A2Änderungen) + Ergänzungen Bauaufsicht (MLTB) Prof. Dr.-Ing. D. Schermer, Dr.-Ing. F. Purtak Mauerwerkstage 2016 Bemessung von Ziegelmauerwerk nach EurocodeBesonderheiten des Vereinfachten Bemessungsverfahrens 7 Grundlagen vereinf. Verfahren Konstruktion WDK Aktueller Normenstand : Eurocode 6 in Deutschland DIN EN 1996-1-1: 2005 + AC:2012 + DIN EN 1996-1-1/NA: 2012-05 + DIN EN 1996-1-1/NA/A1: 2014-03 + DIN EN 1996-1-1/NA/A2: 2014-08: Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten - Teil 1-1: Allgemeine Regeln für bewehrtes und unbewehrtes Mauerwerk; Deutsche Fassung EN 1996-1-1:2005+A1:2012 + Nationaler Anhang NA: 2012-05 mit Korrekturen A1:2014-03 und A2: 2014-08 DIN EN 1996-1-2: 2005 + AC:2010 + DIN EN 1996-1-2/NA: 2013-06: Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten - Teil 1-2: Allgemeine Regeln - Tragwerksbemessung für den Brandfall; Deutsche Fassung EN 1996-1-2:2005 + AC:2010 + Nationaler Anhang NA: 2013-06 DIN EN 1996-2 + AC:2009 + DIN EN 1996-2/NA: 2012-01: Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten - Teil 2: Planung, Auswahl der Baustoffe und Ausführung von Mauerwerk; Deutsche Fassung EN 19962:2006 + AC:2009 + Nationaler Anhang NA: 2012-01 DIN EN 1996-3 + AC:2009 + DIN EN 1996-2/NA: 2012-01+ DIN EN 19963/NA/A1: 2014-03 + DIN EN 1996-3/NA/A2: 2014-08: Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten - Teil 3: Vereinfachte Berechnungsmethoden für unbewehrte Mauerwerksbauten; Deutsche Fassung EN 1996-3:2006 + AC:2009 + Nationaler Anhang NA: 2012-01 mit Korrekturen A1:2014-03 und A2: 2014-08 Muster-Liste der Technischen Baubestimmungen bzw. Einführungserlasse in den einzelnen Bundesländern stark vereinf. Verf. Mindestauflast Feuerwiderstand Fazit Prof. Dr.-Ing. D. Schermer, Dr.-Ing. F. Purtak Mauerwerkstage 2016 Bemessung von Ziegelmauerwerk nach EurocodeBesonderheiten des Vereinfachten Bemessungsverfahrens 8 Grundlagen vereinf. Verfahren Konstruktion WDK stark vereinf. Verf. Mindestauflast Feuerwiderstand Fazit Änderungen & Neuerungen von Eurocode 6 / NA im Vergleich zu DIN 1053-1 (Auszug): Teilsicherheitskonzept (TSK) Spannungsblock als Modell für die Druckzone Detaillierte Anpassung der Festigkeitswerte an die Baustoffe (Steinart, Lochbild, Mörtel) maximale Wandschlankheit 27 zulässig Berücksichtigung teilaufgelagerter Geschossdecken Neues Stark vereinfachtes Verfahren für Nachweis einfacher Konstruktionen (Anhang A von EC 6-3) z.Z. Kein bewehrtes Mauerwerk Kein NM I Prof. Dr.-Ing. D. Schermer, Dr.-Ing. F. Purtak Mauerwerkstage 2016 Bemessung von Ziegelmauerwerk nach EurocodeBesonderheiten des Vereinfachten Bemessungsverfahrens 9 Grundlagen vereinf. Verfahren Konstruktion WDK stark vereinf. Verf. Mindestauflast Feuerwiderstand Genaues Verfahren (Teil 1-1) Nachweise: Nachweise: Nachweis unter vorwiegender vertikaler Beanspruchung (N + M) N mit Scheibenbiegung Schubbeanspruchung (Scheibe & Platte) V Dominierende Plattenbiegung ⇨ x-/ y-Achse Teilflächenpressung Fazit Festigkeitswerte: Druck- , Schub-, Biegefestigkeit Schnittgrößenermittlung: N, Mplatte,x/y, MScheibe, VPlatte, VScheibe Prof. Dr.-Ing. D. Schermer, Dr.-Ing. F. Purtak Mauerwerkstage 2016 Vereinfachtes Verfahren (Teil 3) Nachweis auf Druck: NEd≤NRd (Innenwände, Außenwände / deckt Windbeanspruchung und Deckeneinspannung ab) Kellerwände Ausfachungsflächen Festigkeitswerte: Druckfestigkeit fk Schnittgrößenermittlung: NEd Bemessung von Ziegelmauerwerk nach EurocodeBesonderheiten des Vereinfachten Bemessungsverfahrens 10 Grundlagen vereinf. Verfahren Konstruktion WDK stark vereinf. Verf. Mindestauflast Feuerwiderstand Nicht mehr im Vereinfachten Verfahren (EC 6-3) geregelt: Teilflächenbelastung (→ EC 6, Teil 1-1) Ankeranzahl bei zweischaligem Mauerwerk (→ EC 6, Teil 2) Schlitz- und Aussparungstabelle (→ EC 6, Teil 1-1) Schubbeanspruchung (→ EC 6, Teil 1-1) Fazit Prof. Dr.-Ing. D. Schermer, Dr.-Ing. F. Purtak Mauerwerkstage 2016 Bemessung von Ziegelmauerwerk nach EurocodeBesonderheiten des Vereinfachten Bemessungsverfahrens 11 Grundlagen Nachweis im Vereinfachten Verfahren (EC 6-3): Standardfall = druckbeanspruchte Innen- /Außenwand vereinf. Verfahren Konstruktion WDK stark vereinf. Verf. Mindestauflast Feuerwiderstand Nachweis per “Hand” durchführbar: NEd ≦ NRd keine Biegemomente erforderlich! keine Gebrauchstauglichkeitsnachweise erforderlich! → Fazit minimaler zeitlicher Aufwand Anwendungsgrenzen immer prüfen: # # # # # # # Gebäudehöhe maximal 20m Deckenstützweite max. 6m Deckenauflagertiefe a≥t/2 Nutzlast auf Decken max. 5kN/m² Gebäude ausgesteift Mindestwanddicken gem. Tabelle Überbindemaß ≥ 0,4*Steinhöhe Prof. Dr.-Ing. D. Schermer, Dr.-Ing. F. Purtak Mauerwerkstage 2016 Bemessung von Ziegelmauerwerk nach EurocodeBesonderheiten des Vereinfachten Bemessungsverfahrens 12 Grundlagen Nachweis im Vereinfachten Verfahren (EC 6-3): Standardfall = druckbeanspruchte Innen- /Außenwand vereinf. Verfahren Konstruktion WDK stark vereinf. Verf. Nachweis per “Hand” durchführen: NEd ≦ NRd Mindestauflast Feuerwiderstand Fazit N Ed = 1,35 ⋅ N Gk + 1,5 ⋅ N Qk N Ed = 1,4 ⋅ ( N Gk + N Qk ) Vereinfachung gilt für Hochbauten mit Betondecken und qk≦3kN/m² Prof. Dr.-Ing. D. Schermer, Dr.-Ing. F. Purtak Mauerwerkstage 2016 Bemessung von Ziegelmauerwerk nach EurocodeBesonderheiten des Vereinfachten Bemessungsverfahrens 13 Grundlagen Nachweis im Vereinfachten Verfahren (EC 6-3): Standardfall = druckbeanspruchte Innen- /Außenwand vereinf. Verfahren Konstruktion WDK stark vereinf. Verf. Mindestauflast Feuerwiderstand Nachweis per “Hand” durchführen: NEd ≦ NRd N Rd = Φ S ⋅ t ⋅ f d = min (Φ1 ; Φ 2 ) ⋅ t ⋅ f d Fazit t: Wanddicke Geschosshohe Wände (Standardfall): Φ1 Φ S = min Φ 2 Prof. Dr.-Ing. D. Schermer, Dr.-Ing. F. Purtak Mauerwerkstage 2016 fd: Bemessungswert der Mauerwerksdruckfestigkeit Deckenverdrehung (Ort: Wandkopf bzw. Wandfuß) Knicken (Ort: halbe Wandhöhe) Bemessung von Ziegelmauerwerk nach EurocodeBesonderheiten des Vereinfachten Bemessungsverfahrens 14 Grundlagen vereinf. Verfahren Konstruktion WDK stark vereinf. Verf. Mindestauflast Feuerwiderstand Fazit Vereinfachtes Berechnungsverfahren – Druckbeanspruchung N Rd = min (Φ1 ; Φ 2 ) ⋅ t ⋅ f d ≥ N Ed Nachweis der Drucktragfähigkeit – geschosshohe Wände: • Abminderungsfaktoren Φ für geschosshohe Wände Nachweisstellen: Deckeneinspannung am Wandkopf und Wandfuß: Φ1 = 1,6 − l / 6m ≤ 0,9 * a / t Φ1 = 1,6 − l / 5m ≤ 0,9 * a / t f k ≥ 1,8 N / mm² für für f k < 1,8 N / mm² Φ1 = 0,9 bei Zwischenauflagern Φ1 = 0,33 bei Dachdecken Knicken (Wandmitte): hef a Φ 2 = 0,85 − 0,0011 ⋅ t t Prof. Dr.-Ing. D. Schermer, Dr.-Ing. F. Purtak Mauerwerkstage 2016 2 Bemessung von Ziegelmauerwerk nach EurocodeBesonderheiten des Vereinfachten Bemessungsverfahrens 15 Grundlagen vereinf. Verfahren Konstruktion WDK stark vereinf. Verf. Mindestauflast Feuerwiderstand Vereinfachtes Berechnungsverfahren – Druckbeanspruchung Nachweis der Drucktragfähigkeit – geschosshohe Wände: Φ Deckenverdrehung: a ⋅ 0 , 9 t Φ1 = min l 1,6 − 6m Fazit Prof. Dr.-Ing. D. Schermer, Dr.-Ing. F. Purtak Mauerwerkstage 2016 s Φ = min 1 Φ 2 Deckenverdrehung Knicken l: Deckenstützweite Bemessung von Ziegelmauerwerk nach EurocodeBesonderheiten des Vereinfachten Bemessungsverfahrens 16 Grundlagen vereinf. Verfahren Konstruktion WDK Vereinfachtes Berechnungsverfahren – Druckbeanspruchung Nachweis der Drucktragfähigkeit – geschosshohe Wände: Φ stark vereinf. Verf. Mindestauflast Knicken: s Φ = min 1 Φ 2 hef a Φ 2 = 0,85 − 0,0011 ⋅ t t Feuerwiderstand Deckenverdrehung Knicken 2 Knicklänge hef Fazit Wanddicke t Beispiel: t=175cm, h=2,65m: Φ2=0,71 Prof. Dr.-Ing. D. Schermer, Dr.-Ing. F. Purtak Mauerwerkstage 2016 Bemessung von Ziegelmauerwerk nach EurocodeBesonderheiten des Vereinfachten Bemessungsverfahrens 17 Grundlagen vereinf. Verfahren Konstruktion WDK Vereinfachtes Berechnungsverfahren – Druckbeanspruchung Nachweis der Drucktragfähigkeit – geschosshohe Wände: Φ stark vereinf. Verf. Mindestauflast Knicken: Feuerwiderstand s Φ = min 1 Φ 2 Deckenverdrehung Knicken 2-seitg gehaltene Wände (am Kopf und Fuß): hef=h * ρ2 Fazit ρ2=0,75 bei Wanddicke 11,5cm und 17,5cm ρ2=0,9 bei Wanddicke 24cm ρ2=1,0 ab Wanddicke 30cm (gilt sowohl für Innen- als auch Außenwände) Prof. Dr.-Ing. D. Schermer, Dr.-Ing. F. Purtak Mauerwerkstage 2016 Bemessung von Ziegelmauerwerk nach EurocodeBesonderheiten des Vereinfachten Bemessungsverfahrens 18 Grundlagen vereinf. Verfahren Konstruktion WDK Vereinfachtes Berechnungsverfahren – Druckbeanspruchung Nachweis der Drucktragfähigkeit – geschosshohe Wände: Φ stark vereinf. Verf. s Φ = min 1 Φ 2 Deckenverdrehung Knicken Knicken: Knicklänge mehrseitige Halterung: Referenz auf ρ2 Prof. Dr.-Ing. D. Schermer, Dr.-Ing. F. Purtak Mauerwerkstage 2016 Bemessung von Ziegelmauerwerk nach EurocodeBesonderheiten des Vereinfachten Bemessungsverfahrens Mindestauflast Feuerwiderstand Fazit 19 Grundlagen vereinf. Verfahren Konstruktion WDK Vereinfachtes Berechnungsverfahren – Druckbeanspruchung Nachweis der Drucktragfähigkeit – geschosshohe Wände: Φ stark vereinf. Verf. Mindestauflast Feuerwiderstand Knicken: s Φ = min 1 Φ 2 Deckenverdrehung Knicken Knicklänge mehrseitige Halterung: Referenz auf ρ2 3-seitige Knickfesthaltung: hef = ρ 3 ⋅ h = Fazit 4-seitige Knickfesthaltung: hef = ρ 4 ⋅ h = 1 ρ ⋅h 1+ 2 3 ⋅ b′ 1 2 ⋅ ρ 2 ⋅ h ≥ 0,3 ⋅ h ⋅ ρ2 ⋅ h ρ ⋅h 1+ 2 b b h >1 hef = ρ 4 ⋅ h = für 2 b Prof. Dr.-Ing. D. Schermer Schermer, Dr.-Ing. F. Purtak Mauerwerkstage 2016 2 für Bemessung von Ziegelmauerwerk nach EurocodeBesonderheiten des Vereinfachten Bemessungsverfahrens h ≤1 b 20 Grundlagen vereinf. Verfahren Konstruktion WDK Vereinfachtes Berechnungsverfahren – Druckbeanspruchung Nachweis der Drucktragfähigkeit – geschosshohe Wände: Φ stark vereinf. Verf. Mindestauflast Feuerwiderstand Knicken: s Φ = min 1 Φ 2 Deckenverdrehung Knicken Knicklänge mehrseitige Halterung: Referenz auf ρ2 3-seitige Knickfesthaltung: Fazit Prof. Dr.-Ing. D. Schermer, Dr.-Ing. F. Purtak Mauerwerkstage 2016 Bemessung von Ziegelmauerwerk nach EurocodeBesonderheiten des Vereinfachten Bemessungsverfahrens 21 Grundlagen vereinf. Verfahren Konstruktion WDK Vereinfachtes Berechnungsverfahren – Druckbeanspruchung Nachweis der Drucktragfähigkeit – geschosshohe Wände: Φ stark vereinf. Verf. Mindestauflast Feuerwiderstand Knicken: s Φ = min 1 Φ 2 Deckenverdrehung Knicken Knicklänge mehrseitige Halterung: Referenz auf ρ2 4-seitige Knickfesthaltung: Fazit Prof. Dr.-Ing. D. Schermer, Dr.-Ing. F. Purtak Mauerwerkstage 2016 Bemessung von Ziegelmauerwerk nach EurocodeBesonderheiten des Vereinfachten Bemessungsverfahrens 22 Grundlagen Nachweis im Vereinfachten Verfahren (EC 6-3): Mauerwerksdruckfestigeit vereinf. Verfahren Konstruktion WDK stark vereinf. Verf. Bemessungswert der Mauerwerksdruckfestigkeit: fd fd = ζ * fk / γM = 0,85*fk /1,5 = 0,567*fk Mindestauflast Zusätzlich bei Pfeilern mit A < 0,1m²: Abminderung mit 0,8 => fd=0,8*0,85*fk/1,5 = 0,453*fk Feuerwiderstand Fazit Charakteristische Mauerwerksdruckfestigkeit: fk Unterscheidung nach - genormten Steinen (Blockziegel) - zugelassenen Produkten (Planziegel) Prof. Dr.-Ing. D. Schermer, Dr.-Ing. F. Purtak Mauerwerkstage 2016 Bemessung von Ziegelmauerwerk nach EurocodeBesonderheiten des Vereinfachten Bemessungsverfahrens 23 Grundlagen vereinf. Verfahren Konstruktion WDK stark vereinf. Verf. Nachweis im Vereinfachten Verfahren (EC 6-3): Mauerwerksdruckfestigkeit Normsteine (Hochlochziegel mit Normalmörtel / Blockziegel): => nach Tabellen in Norm Mindestauflast Feuerwiderstand Fazit Prof. Dr.-Ing. D. Schermer, Dr.-Ing. F. Purtak Mauerwerkstage 2016 Bemessung von Ziegelmauerwerk nach EurocodeBesonderheiten des Vereinfachten Bemessungsverfahrens 24 Grundlagen vereinf. Verfahren Nachweis im Vereinfachten Verfahren (EC 6-3): Mauerwerksdruckfestigeit Konstruktion WDK stark vereinf. Verf. Vergleich der Mauerwerksdruckfestigkeit von Blockziegel mit den alten σ0-Werten von DIN 1053-1 Mindestauflast Feuerwiderstand => Faktor i.d.R. 2,6 bis 3,7 Fazit Prof. Dr.-Ing. D. Schermer, Dr.-Ing. F. Purtak Mauerwerkstage 2016 Bemessung von Ziegelmauerwerk nach EurocodeBesonderheiten des Vereinfachten Bemessungsverfahrens 25 Grundlagen vereinf. Verfahren Nachweis im Vereinfachten Verfahren (EC 6-3): Mauerwerksdruckfestigeit Konstruktion WDK Zulassungsgeregelte Steine /Planziegel mit Dünnbettmörtel: fk-Werte stark vereinf. Verf. Beispiel: EFH Poroton T8-P Beispiel:MFH Poroton S10-MW abZ 17.1-982 abZ 17.1-1101 (in Steinfestigkeitsklasse 6) (in Steinfestigkeitsklasse 12) Wanddicken 30,365, 425, 49cm Wanddicken 30, 365, 425cm Mindestauflast Feuerwiderstand Fazit Steinfestigkeitsklasse 6 Steinfestigkeitsklasse 12 alt: σ0 [MN/m²] 0,7 alt: σ0 [MN/m²] 1,9 neu: fk [MN/m²] 1,8 neu: fk [MN/m²] 5,2 = Faktor 2,6 Prof. Dr.-Ing. D. Schermer, Dr.-Ing. F. Purtak Mauerwerkstage 2016 = Faktor 2,7 Bemessung von Ziegelmauerwerk nach EurocodeBesonderheiten des Vereinfachten Bemessungsverfahrens 26 Grundlagen vereinf. Verfahren Konstruktion WDK stark vereinf. Verf. Nachweis im Vereinfachten Verfahren (EC 6-3): Mauerwerksdruckfestigeit Übersicht der Festigkeiten: Mindestauflast Feuerwiderstand Fazit Prof. Dr.-Ing. D. Schermer, Dr.-Ing. F. Purtak Mauerwerkstage 2016 Bemessung von Ziegelmauerwerk nach EurocodeBesonderheiten des Vereinfachten Bemessungsverfahrens 27 Grundlagen vereinf. Verfahren Nachweis im vereinfachten Verfahren (EC 6-3) – POROTONLeporello (10 Seiten vereinfachtes Verfahren) Konstruktion WDK stark vereinf. Verf. Mindestauflast Feuerwiderstand Fazit Prof. Dr.-Ing. D. Schermer, Dr.-Ing. F. Purtak Mauerwerkstage 2016 Bemessung von Ziegelmauerwerk nach EurocodeBesonderheiten des Vereinfachten Bemessungsverfahrens 28 Grundlagen vereinf. Verfahren Konstruktion WDK stark vereinf. Verf. Mindestauflast Feuerwiderstand Fazit Vereinfachtes Berechnungsverfahren – Beispiel Außenwand Vorgehen: I. NEd ermitteln II. NRd ermitteln III. Nachweis führen NEd ≤ NRd Parameter: • Außenwandpfeiler mit Breite 99cm • Lichte Geschosshöhe h=2,55m • Wanddicke t=36,5cm • Deckenauflagertiefe a=24cm • Planhochlochziegel T8-P: fk= 1,8MN/m² • Eigengewicht Pfeiler incl. Putz 8,2 kN Prof. Dr.-Ing. D. Schermer, Dr.-Ing. F. Purtak Mauerwerkstage 2016 Bemessung von Ziegelmauerwerk nach EurocodeBesonderheiten des Vereinfachten Bemessungsverfahrens 29 Grundlagen vereinf. Verfahren Konstruktion WDK stark vereinf. Verf. Mindestauflast Feuerwiderstand Fazit Vereinfachtes Berechnungsverfahren – Beispiel Außenwand I. NEd ermitteln Wandkopf: NEd =1,4*72,1kN =101kN Wandmitte: NEd =1,4*(72,1kN+8,2kN/2)=107kN Wandfuß: NEd =1,4*(72,1kN+8,2kN) =112kN II. NRd ermitteln Φ1 = 1,6 − l / 6m ≤ 0,9 * a / t = 1,6 − 2m / 6m = 0,93 ≤ 0,9 * 24 / 36,5 = 0,59 2 h a ef Φ 2 = 0,85 ⋅ − 0,0011 ⋅ = 0,85 ⋅ 24 / 36,5 − 0,0011 ⋅ (2,55 / 0,365)² = 0,51 t t fd=1,8MN/m²*0,85/1,5=1,02MN/m² N Rd = min (Φ1 ; Φ 2 ) ⋅ t ⋅ f d ≥ N Ed Prof. Dr.-Ing. D. Schermer, Dr.-Ing. F. Purtak Mauerwerkstage 2016 Bemessung von Ziegelmauerwerk nach EurocodeBesonderheiten des Vereinfachten Bemessungsverfahrens 30 Grundlagen vereinf. Verfahren Konstruktion WDK stark vereinf. Verf. Mindestauflast Vereinfachtes Berechnungsverfahren – Beispiel Außenwand II. NRd ermitteln N Rd = min (Φ1 ; Φ 2 ) ⋅ t ⋅ f d ≥ N Ed III. Nachweisführung (Wandlänge 0,99m) Feuerwiderstand 0,59*0,365*0,99*1,02=0,22MN Fazit NEd fd Φs kN MN/m² - Ausnutzung NRd % kN Wandkopf 101 1,02 Φ1=0,59 220 46% Wandmitte 107 1,02 Φ2=0,51 190 56% Wandfuß 112 1,02 Φ1=0,59 220 51% 0,51*0,365*0,99*1,02=0,19MN Prof. Dr.-Ing. D. Schermer, Dr.-Ing. F. Purtak Mauerwerkstage 2016 Bemessung von Ziegelmauerwerk nach EurocodeBesonderheiten des Vereinfachten Bemessungsverfahrens 31 Grundlagen vereinf. Verfahren Konstruktion WDK stark vereinf. Verf. Mindestauflast Feuerwiderstand Fazit Vereinfachtes Berechnungsverfahren – Beispiel Innenwand t=17,5cm, fk=4,7MN/m² (Planziegel-T 0,9 , SFK 12, abZ) Maßgebend: Wandmitte I. NEd =1,4*(100kN+5kN/2)=144kN/m II. NRd fd=4,7MN/m²⋅0,85/1,5=2,7 MN/m² hef=0,75*2,55m=1,91m hef a Φ 2 = 0,85 ⋅ − 0,0011 ⋅ t t 2 = = 0,85 − 0,0011 ⋅ (1,91 / 0,75)² = 0,72 NRd =0,72*2,7MN/m²*0,175m=336kN/m III. Nachweis NEd=144kN/m ≤ NRd= 336 kN/m Prof. Dr.-Ing. D. Schermer, Dr.-Ing. F. Purtak Mauerwerkstage 2016 Bemessung von Ziegelmauerwerk nach EurocodeBesonderheiten des Vereinfachten Bemessungsverfahrens 32 Grundlagen vereinf. Verfahren Konstruktion WDK stark vereinf. Verf. Mindestauflast Konstruktion: Wand-Decken-Knoten Deckenauflagertiefe für Tragfähigkeit entscheidend Entkopplung von Schwind- und Kriechverformungen der Decke Schallschutz / Wärmeschutz Feuerwiderstand Fazit Prof. Dr.-Ing. D. Schermer, Dr.-Ing. F. Purtak Mauerwerkstage 2016 Bemessung von Ziegelmauerwerk nach EurocodeBesonderheiten des Vereinfachten Bemessungsverfahrens 33 Grundlagen vereinf. Verfahren Konstruktion WDK Konstruktion: Wand-Decken-Knoten Variante Stirndämmung: Variante Abmauerung: stark vereinf. Verf. Mindestauflast Feuerwiderstand Fazit Prof. Dr.-Ing. D. Schermer, Dr.-Ing. F. Purtak Mauerwerkstage 2016 Bemessung von Ziegelmauerwerk nach EurocodeBesonderheiten des Vereinfachten Bemessungsverfahrens 34 Grundlagen vereinf. Verfahren Konstruktion WDK Konstruktion: Wand-Decken-Knoten Variante Stirndämmung: stark vereinf. Verf. Variante Abmauerung - z.B. DRS-Deckenrandschale Mindestauflast Feuerwiderstand Fazit Prof. Dr.-Ing. D. Schermer, Dr.-Ing. F. Purtak Mauerwerkstage 2016 Bemessung von Ziegelmauerwerk nach EurocodeBesonderheiten des Vereinfachten Bemessungsverfahrens 35 Grundlagen vereinf. Verfahren Konstruktion: Wand-Decken-Knoten Konstruktion WDK stark vereinf. Verf. Mindestauflast Lastfreistreifen nur in oberen 1 bis max. 2 Geschossen anordnen Nicht im Bereich von hohen Druckkräften anordnen!! Feuerwiderstand Fazit Prof. Dr.-Ing. D. Schermer, Dr.-Ing. F. Purtak Mauerwerkstage 2016 Bemessung von Ziegelmauerwerk nach EurocodeBesonderheiten des Vereinfachten Bemessungsverfahrens 36 Grundlagen vereinf. Verfahren Konstruktion WDK stark vereinf. Verf. Konstruktion: Wand-Decken-Knoten auf ausreichende Deckendicke achten: neue Biegeschlankheitskriterien nach Eurocode 2 beachten! Mindestauflast Feuerwiderstand Fazit Empfehlung: Deckendicke mindestens 20cm (Schallschutz!) Auflagertiefe je nach vorliegender Geschossbelastung anpassen: - Regelfall: a=2/3*t - Bereiche mit sehr hoher Last: a > 2/3*t Prof. Dr.-Ing. D. Schermer, Dr.-Ing. F. Purtak Mauerwerkstage 2016 Bemessung von Ziegelmauerwerk nach EurocodeBesonderheiten des Vereinfachten Bemessungsverfahrens 37 Grundlagen vereinf. Verfahren Konstruktion: Wand-Decken-Knoten Konstruktion WDK Sonderfall mit sehr großen Deckenstützweiten > 6m stark vereinf. Verf. Normtext: Mindestauflast „konstruktive Maßnahmen zur Begrenzung der Deckeneinspannmomente“ Feuerwiderstand Fazit Prof. Dr.-Ing. D. Schermer, Dr.-Ing. F. Purtak Mauerwerkstage 2016 Bemessung von Ziegelmauerwerk nach EurocodeBesonderheiten des Vereinfachten Bemessungsverfahrens 38 Grundlagen vereinf. Verfahren Konstruktion WDK stark vereinf. Verf. Stark Vereinfachtes Berechnungsverfahren: EC6-Teil 3 – Anhang A Mindestauflast Feuerwiderstand Fazit Prof. Dr.-Ing. D. Schermer, Dr.-Ing. F. Purtak Mauerwerkstage 2016 Bemessung von Ziegelmauerwerk nach EurocodeBesonderheiten des Vereinfachten Bemessungsverfahrens 39 Grundlagen vereinf. Verfahren Konstruktion WDK stark vereinf. Verf. Stark Vereinfachtes Berechnungsverfahren: EC6-3, Anhang A Nachweise der Drucktragfähigkeit im stark vereinfachten Verfahren: Zusätzliche Voraussetzungen • maximale Wandschlankheit 21 Mindestauflast • lichte Geschosshöhe maximal 3m Feuerwiderstand • maximal 3 Geschosse • Gebäudehöhe maximal das 3-fache der kürzeren Gebäudebreite im Grundriss • Deckenauflagertiefe mindestens 2/3 der Wanddicke (a/t ≥ 2/3) • Wanddicke bei teilaufgelagerten Decken mindestens 36,5cm Fazit N Ed ≤ N Rd = c A ⋅ t ⋅ f d Prof. Dr.-Ing. D. Schermer, Dr.-Ing. F. Purtak Mauerwerkstage 2016 cA: 0,5 im Regelfall cA: 0,33 bei - Endauflagern von Dachdecken - Wandschlankheiten >18 - Deckenstützweiten l > 5,5m und fk<1,8MN/m² Bemessung von Ziegelmauerwerk nach EurocodeBesonderheiten des Vereinfachten Bemessungsverfahrens 40 Grundlagen vereinf. Verfahren Konstruktion WDK stark vereinf. Verf. Stark Vereinfachtes Berechnungsverfahren: EC6-3, Anhang B Beispiel 1: Vergleich zum vereinfachten Verfahren • Mindestauflast cA=0,5 (a/t=24/36,5≈2/3) Feuerwiderstand Fazit NEd kN Stark vereinfachtes Verfahren Vereinfachtes Verfahren Ausnutzung Ausnutzung Φs NRd cA NRd % % kN kN Kopf 101 Φ1=0,59 220 46% 0,5 186 54% Mitte 107 Φ2=0,51 190 56% 0,5 186 57% Fuß 112 Φ1=0,59 220 51% 0,5 186 60% Prof. Dr.-Ing. D. Schermer, Dr.-Ing. F. Purtak Mauerwerkstage 2016 Bemessung von Ziegelmauerwerk nach EurocodeBesonderheiten des Vereinfachten Bemessungsverfahrens 41 Grundlagen vereinf. Verfahren Konstruktion WDK stark vereinf. Verf. Stark Vereinfachtes Berechnungsverfahren: EC6-3, Anhang B Beispiel 2: Vergleich zum vereinfachten Verfahren • Mindestauflast Feuerwiderstand für: Fazit cA=0,5 fd=2,66MN/m² hef=0,75*2,55m=1,91m Schlankheit 1,91m/0,175m=12 NEd kN/m Wandmitte 144 Prof. Dr.-Ing. D. Schermer, Dr.-Ing. F. Purtak Mauerwerkstage 2016 Vereinfachtes Verfahren AusnutzΦ2 NRd ung kN/m % 0,72 336 43% Stark vereinfachtes Verfahren cA NRd - kN/m 0,5 Ausnutzung % 233 Bemessung von Ziegelmauerwerk nach EurocodeBesonderheiten des Vereinfachten Bemessungsverfahrens 62% 42 Grundlagen vereinf. Verfahren Konstruktion WDK stark vereinf. Verf. Mindestauflast Feuerwiderstand Vereinfachtes Berechnungsverfahren. Eurocode 6 – Teil 3 NACHWEIS: MINDESTAUFLAST WINDBEANSPRUCHTER AUSSENWÄNDE Fazit Prof. Dr.-Ing. D. Schermer, Dr.-Ing. F. Purtak Mauerwerkstage 2016 Bemessung von Ziegelmauerwerk nach EurocodeBesonderheiten des Vereinfachten Bemessungsverfahrens 43 Grundlagen vereinf. Verfahren Konstruktion WDK Vereinfachtes Berechnungsverfahren - Mindestauflast Probleme in Praxis? stark vereinf. Verf. Mindestauflast Feuerwiderstand Fazit Prof. Dr.-Ing. D. Schermer, Dr.-Ing. F. Purtak Mauerwerkstage 2016 Bemessung von Ziegelmauerwerk nach EurocodeBesonderheiten des Vereinfachten Bemessungsverfahrens 44 Grundlagen vereinf. Verfahren Konstruktion WDK Vereinfachtes Berechnungsverfahren - Mindestauflast Nachweis stark vereinf. Verf. Mindestauflast Feuerwiderstand Fazit N Ed ,min 3 ⋅ qEwd ⋅ h 2 ⋅ b ≥ h 16 ⋅ a − 300 Nachweis auf halber Geschosshöhe: mit: qEwd= Bemessungswert der einwirkenden Windlast h = lichte Geschosshöhe a = Deckenauflagertiefe b = betrachtete Bezugsbreite Prof. Dr.-Ing. D. Schermer, Dr.-Ing. F. Purtak Mauerwerkstage 2016 Bemessung von Ziegelmauerwerk nach EurocodeBesonderheiten des Vereinfachten Bemessungsverfahrens 45 Grundlagen vereinf. Verfahren Konstruktion WDK stark vereinf. Verf. Vereinfachtes Berechnungsverfahren - Mindestauflast Windlast – Geschwindigkeitsdruck in Abhängigkeit der WLZ und Gebäudehöhe Mindestauflast Feuerwiderstand Fazit Prof. Dr.-Ing. D. Schermer, Dr.-Ing. F. Purtak Mauerwerkstage 2016 Bemessung von Ziegelmauerwerk nach EurocodeBesonderheiten des Vereinfachten Bemessungsverfahrens 46 Grundlagen vereinf. Verfahren Konstruktion WDK Vereinfachtes Berechnungsverfahren - Mindestauflast Windlast – Außendruckbeiwerte stark vereinf. Verf. Mindestauflast Feuerwiderstand Fazit Prof. Dr.-Ing. D. Schermer, Dr.-Ing. F. Purtak Mauerwerkstage 2016 Bemessung von Ziegelmauerwerk nach EurocodeBesonderheiten des Vereinfachten Bemessungsverfahrens 47 Grundlagen vereinf. Verfahren Vereinfachtes Berechnungsverfahren - Mindestauflast Konstruktion WDK stark vereinf. Verf. Mindestauflast Feuerwiderstand Fazit Prof. Dr.-Ing. D. Schermer, Dr.-Ing. F. Purtak Mauerwerkstage 2016 Bemessung von Ziegelmauerwerk nach EurocodeBesonderheiten des Vereinfachten Bemessungsverfahrens 48 Grundlagen vereinf. Verfahren Konstruktion WDK stark vereinf. Verf. Mindestauflast Feuerwiderstand Vereinfachtes Berechnungsverfahren - Mindestauflast Lösung bei fehlender Auflast Ringbalken – Rahmensystem mit Zugstützen Auslegung auf vertikale nach oben wirkende Lasten ∆N: a) Mindestauflast (NEd,min gem. Gleichung) - Fazit b) Wandeigengewicht (anteilig zu 50% entsprechend halbe Wandhöhe) ∆N + c) Dachauflagerkraft minimale Druckkraft (-) oder ggf. nach oben wirkende abhebende Last als Zug (+) Prof. Dr.-Ing. D. Schermer, Dr.-Ing. F. Purtak Mauerwerkstage 2016 Bemessung von Ziegelmauerwerk nach EurocodeBesonderheiten des Vereinfachten Bemessungsverfahrens 49 Grundlagen vereinf. Verfahren Konstruktion WDK stark vereinf. Verf. Mindestauflast Vereinfachtes Berechnungsverfahren - Mindestauflast Lösung bei fehlender Auflast Ringbalken – Rahmensystem mit Zugstützen Auslegung auf vertikale nach oben wirkende Lasten: Feuerwiderstand Fazit Prof. Dr.-Ing. D. Schermer, Dr.-Ing. F. Purtak Mauerwerkstage 2016 Bemessung von Ziegelmauerwerk nach EurocodeBesonderheiten des Vereinfachten Bemessungsverfahrens 50 Grundlagen vereinf. Verfahren Brandschutz Konstruktion WDK stark vereinf. Verf. Mindestauflast Feuerwiderstand Fazit AMZ-Bericht 5/2014 (http://www.argemauerziegel.de/?src=documents&keyword=Brandschutz) Prof. Dr.-Ing. D. Schermer, Dr.-Ing. F. Purtak Mauerwerkstage 2016 Bemessung von Ziegelmauerwerk nach EurocodeBesonderheiten des Vereinfachten Bemessungsverfahrens 51 Grundlagen vereinf. Verfahren Konstruktion WDK stark vereinf. Verf. Mindestauflast Feuerwiderstand Fazit Feuerwiderstandsdauer … abhängig der Feuerwiderstandsdauer von Stein-Mörtel-Kombination Putz Auflastniveau / Ausnutzung Ausnutzungsfaktoren α2: Ausnutzungsfaktor nach DIN 4102-4 / α2=1 entspricht der vollen Ausnutzung bei Bemessung nach DIN 1053-1 (Kaltbemessung) α6,fi: Ausnutzungsfaktor nach DIN EN 1996-1-2/NA / α6,fi =0,7 entspricht der vollen Ausnutzung des Bauteils bei der Kaltbemessung: Anwendung bei genormten Steinen αfi: Ausnutzungsfaktor nach DIN EN 1996-1-2/NA / αfi =0,7 entspricht der vollen Ausnutzung des Bauteils bei der Kaltbemessung: Verwendung in den a. b. Zulassungen Prof. Dr.-Ing. D. Schermer, Dr.-Ing. F. Purtak Mauerwerkstage 2016 Bemessung von Ziegelmauerwerk nach EurocodeBesonderheiten des Vereinfachten Bemessungsverfahrens 52 Grundlagen vereinf. Verfahren Feuerwiderstandsdauer Ausnutzungsfaktoren Konstruktion WDK α6,fi: Ausnutzungsfaktor nach DIN EN 1996-1-2/NA / Wert 0,7 entspricht der vollen Ausnutzung des Bauteils bei der stark vereinf. Verf. Kaltbemessung Mindestauflast Anpassung mit ω infolge angepasster fk/σ0-Verhältnisse (abhängig von SMK) Feuerwiderstand Fazit Grenzen von α6,fi entsprechend der FW-Anforderung bzw. Anwendungsbereich in Abhängigkeit der Stein-Mörtel-Kombination und der Wanddicke Prof. Dr.-Ing. D. Schermer, Dr.-Ing. F. Purtak Mauerwerkstage 2016 Bemessung von Ziegelmauerwerk nach EurocodeBesonderheiten des Vereinfachten Bemessungsverfahrens 53 Grundlagen vereinf. Verfahren Konstruktion WDK stark vereinf. Verf. Mindestauflast Feuerwiderstand Fazit Zusammenfassung Stand der Normen Vereinfachtes Verfahren: Eingangsparameter und Nachweisführung Konstruktion Wand-Decken-Knoten Stark Vereinfachtes Verfahren System bei geringen Lasten / Mindestauflast bei Außenwänden: Rahmen mit zugfesten Anschlüssen Feuerwiderstand Prof. Dr.-Ing. D. Schermer, Dr.-Ing. F. Purtak Mauerwerkstage 2016 Bemessung von Ziegelmauerwerk nach EurocodeBesonderheiten des Vereinfachten Bemessungsverfahrens 54 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Prof. Dr.-Ing. D. Schermer, Dr.-Ing. F. Purtak Mauerwerkstage 2016 Bemessung von Ziegelmauerwerk nach EurocodeBesonderheiten des Vereinfachten Bemessungsverfahrens 55
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